Lý 10 Bài 6: Tính tương đối của chuyển động và công thức cộng vận tốc

Hình dạng quỹ đạo của chuyển động trong các hệ qui chiếu khác nhau thì khác nhau. Quỹ đạo có tính tương đối

Vận tốc của vật chuyển động đối với các hệ qui chiếu khác nhau thì khác nhau. Vận tốc có tính tương đối

• Hệ qui chiếu gắn với vật đứng yên gọi là hệ qui chiếu đứng yên.
• Hệ qui chiếu gắn với vật vật chuyển động  gọi là hệ qui chiếu chuyển động.

- Công thức cộng vận tốc: \(\overrightarrow {{v_{13}}} = \overrightarrow {{v_{12}}} + \overrightarrow {{v_{23}}} \)

+ Trong đó:

•  \(\overrightarrow {{v_{13}}} \)vận tốc tuyệt đối ( vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu đứng yên)
•  \(\overrightarrow {{v_{12}}} \)vận tốc tương đối ( vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu chuyển động)
•  \(\overrightarrow {{v_{23}}} \)vận tốc kéo theo ( vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động đối với hệ quy chiếu đứng yên)

- Trường hợp \(\overrightarrow {{v_{12}}} \) cùng phương, cùng chiều \(\overrightarrow {{v_{23}}} \)

+ Về độ lớn: \({v_{13}} = {v_{12}} + {v_{23}} \)

+ Về hướng: \(\overrightarrow {{v_{13}}} \) cùng hướng với  \(\overrightarrow {{v_{12}}} \)  và \(\overrightarrow {{v_{23}}} \)

- Trường hợp \(\overrightarrow {{v_{12}}} \) cùng phương, ngược chiều \(\overrightarrow {{v_{23}}} \)

+ Về độ lớn: \({v_{13}} = \left| {{v_{12}} - {v_{23}}} \right| \)

+ Về hướng:

• \(\overrightarrow {{v_{13}}} \) cùng hướng với  \(\overrightarrow {{v_{12}}} \) khi \({v_{12}} > {v_{23}} \)
• \(\overrightarrow {{v_{13}}} \) cùng hướng với \(\overrightarrow {{v_{23}}} \) khi \({v_{23}} > {v_{12}} \)

 Một chiếc thuyền chuyển động thẳng đều với v = 10m/s so với mặt biển, con mặt biển tĩnh lặng. Một người đi đều trên sàn thuyền có v = 1m/s so với thuyền. Xác định vận tốc của người đó so với mặt nước biển trong các trường hợp.

a. Người và thuyền chuyển động cùng chiều.

b. Người và thuyền chuyển động ngược chiều.

Hướng dẫn giải

Gọi v₁₃ là vận tốc của người so với mặt nước biển.

v_­12 là vận tốc của người so với thuyền

v₂₃ là vận tốc của thuyền so với mặt nước biển.

a. Khi cùng chiều: v₁₃ = v₁₂ + v₂₃ = 1+10 = 11 m/s

b. Khi ngược chiều: v₁₃ = v₂₃ – v₁₂ = 10 – 1 = 9 m/s

Một canô chạy thẳng đều xuôi dòng từ bến A đến bến B cách nhau 54km mất khoảng thời gian 3h. Vận tốc của dòng chảy là 6km/h. Tính khoảng thời gian nhỏ nhất để canô ngược dòng từ B đến A.

Hướng dẫn giải

Gọi v₁₃ là vận tốc của ca nô với bờ

v₂₃ là vận tốc của nước với bờ bằng 6 km/h

v₁₂ là vận tốc của ca nô so với dòng nước

Theo bài ra ta có:

Khi ngược dòng: v^’₁₃ = v_12­ - v₂₃ = 12 - 6 = 6km/h

3. Luyện tập

Câu 1: Hai bạn Quyên và Thủy đi xe đạp đến Trung Tâm Bồi Dưỡng Kiến Thức Thành Đô, coi là đường thẳng với vận tốc v_Q = 9 km/h, v_Th=  12 km/h. Xác định vận tốc tương đối  (độ lớn và hướng ) của Quyên so với Thủy.

a. Hai xe chuyển động cùng chiều.

b. Hai xe chuyển động ngược chiều

Câu 2: Một người nông dân lái canô chuyển động đều và xuôi dòng từ bến A đến bến B mất 2 giờ. Khoảng cách hai bến là 48 km, biết vận tốc của nước so với bờ là 8 km/h.

a. Tính vận tốc của canô so với nước.

b. Tính thời gian để canô quay về từ B đến A.

Câu 3: Một xuồng máy đi trong nước yên lặng với v = 36 km/h. Khi xuôi dòng từ A đến B mất 2 giờ, ngược dòng từ B đến A mất 3 gìờ.

a. Tính quãng đường AB.

b. Vận tốc của dòng nước so với bờ sông.

Câu 4: Một người nông dân điều khiển xuồng máy đi từ bến sông A đến bến B rồi từ bến B quay về bến A. Hai bến sông cách nhau 14km được coi là trên một đường thẳng. Biết vận tốc của xuồng khi nước không chảy là 19,8 km/h và vận tốc của dòng nước so với bờ sông là 1,5 m/s. Tìm thời gian chuyển động của xuồng.

Câu 1: Vận tốc của thuyền đối với bờ khi đi từ bờ này sang bờ đối diện theo phương vuông góc với bờ?

A. 4m/s                            B. 2m/s                        C. 3,2 m/s                        D. 5 m/s

Câu 2: Khi đi từ bờ này sang bờ kia, theo phương vuông góc với bờ, hướng của vận tốc thuyền đối với bờ hợp với bờ 1 góc xấp xỉ ?

A. 72^o                               B. 18^o                           C. 17^o                               D. 43^o

Câu 3: Khi đi từ bờ này theo phương vuông góc sang bờ đối diện (điểm dự định đến). Do nước chảy nên khi sang đến bờ kia, thuyền bị trôi về phía cuối dòng.Khoảng cách từ điểm dự định đến và điểm thuyền đến thực cách nhau là?

A. 180 m                          B. 20 m                         C. 63 m                           D. 18 m

Câu 4: Muốn đến được điểm dự định đối diện điểm xuất phát bên kia bờ thì thuyền phải đi hướng chếch lên thượng nguồn hợp với bờ 1 góc bao nhiêu?

A. 60^o                               B. 45^o                           C. 19^o                               D. 71^o

Qua bài học Tính tương đối của chuyển động và công thức cộng vân tốc này, các em cần hoàn thành một số mục tiêu mà bài đưa ra như:

• Trả lời các câu hỏi thế nào là tính tương đối của chuyển động, hệ quy chiếu đứng yên, hệ quy chiếu chuyển động.
• Giải một số bài toán cộng vận tốc cùng phương cho từng trường hợp cụ thể.